JP2011513893A - ガス放電ランプを駆動する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ガス放電ランプ１を駆動する方法を説明する。上記ランプ１は、複数の駆動方式の１つを用いて、任意のひとときに駆動され、上記ランプ１の作動電圧は、上記ランプ１の動作の間、複数の作動データ値Ｄを取得するために監視され、ターゲット電圧ＶＴが、上記複数の作動データ値Ｄの少なくとも１つに基づき決定され、駆動方式切り替えが、上記ターゲット電圧ＶＴと上記ランプ１の作動電圧との間の関係に基づき発生する。本発明は更に、ガス放電ランプ１を駆動する駆動ユニット１０を説明する。この駆動ユニットは、上記ランプ１の動作の間、複数の作動データ値を取得するため、上記ランプ１の作動電圧を監視する電圧監視ユニット１２と、上記複数の作動データ値の少なくとも１つに基づき、ターゲット電圧ＶＴを決定するターゲット電圧決定ユニット１３と、上記ターゲット電圧ＶＴと上記ランプ１の作動電圧との間の関係に基づき、第１の駆動方式から第２の駆動方式へと切り替える駆動方式切り替えユニット１４とを有する。

Description

本発明は、ガス放電ランプを駆動する方法及びガス放電ランプを駆動する駆動ユニットを説明する。

例えばＨＩＤ（高輝度放電）及びＵＨＰ（超高圧）ランプといったガス放電ランプにおいて、明るい光は、ランプの放電チャンバの対向端部に配置される２つの電極間のギャップにまたがる放出アークにより生成される。ショートアーク及びウルトラショートアーク放電ランプにおいて、放電チャンバにおける電極は、例えば１ミリメートル以下といった非常に短い距離分だけ離されている。ランプの動作の間、このギャップにまたがる放電アークも、従って、短い。しかし、明るさは強化される。斯かるランプは、白色光の明るい、近距離光源（near point source）を必要とする用途、例えば、画像投影用途又は自動車のヘッドライトにおいて有益である。

斯かるランプが交流（ＡＣ）を用いて駆動されるとき、各々の電極は陽極及び陰極として交互に機能する。その結果、放電アークは、ある電極から、そして他の電極からと交互に生じる。理想的には、アークは、常に同じ点で電極に付き、２つの電極先端間のできるだけ最短の距離にまたがることになる。しかしながら、高電圧でのＡＣ動作の間に達する高温のため、ガス放電ランプの電極は、物理変化に支配される。即ち、電極先端が溶解したり、焼け縮み（burn back）を起こす場合がある。すると、この構造体は、アークが先端に付く点にある電極先端上の１つ又は複数の位置で成長する場合がある。電極に対する斯かる物理変化は、アークの輝度に悪影響を与える可能性がある。なぜなら、アークがより長く又はより短くなり、ランプの光出力（光束）における変動がもたらされるからである。例えばヘッドランプといった自動車用途の場合、光出力が予測不可能な変動に支配されないことが、明らかな理由から重要である。画像投影システムにおいて、光出力における斯かる変動は、ユーザにとって一層顕著であり、明らかに望ましくない効果である。

従って、安定なアーク長が、投影用途において最も重要である。最新のプロジェクタにおいて光束を維持することは究極的には、長時間アーク長を短いまま維持することを意味する。アーク長は、ランプの作動電圧に直接関連付けられる。この既知の関係は、この問題に対するいくつかの手法において使用される。例えば、作動電圧が所定の電圧ターゲット値に達するとき、専用のランプ駆動方式間での切り替えが行われる。ランプ駆動方式は、アーク長を安定させるよう機能し、異なる電流波形状及び作動周波数の洗練された組合せを含むことができる。これは、可能な場合電極先端への変動が回避されるようデザインされ、又は電極上の構造体の成長及び溶解が、制御された態様で発生するようデザインされる。ランプ駆動方式の選択に基づき、電極表面に対する修正が、非常に短い時間尺度において効果を発揮することができる。

斯かるランプに関する従来のドライバが、ＷＯ２００５／０６２６８４Ａ１号に記載され、本書において参照により含まれる。この文献は、ある方法を記載する。この方法においては、ターゲット電圧が所定であり、異なる電流波形状及び作動周波数の特定の組み合わせを用いる駆動方式又は作動モード間の切り替えをいつ行うかを決定するため、ランプドライバがこの所定の値を使う。例えば、ランプの観測される作動電圧が、ターゲット電圧値と交差するか、ターゲット電圧値から所定の量だけ偏差するときはいつでも、切り替えが行われる。第１の作動モードにおいて、ランプ電極上の構造体の制御された態様での成長が、既知のブロック形状のランプ電流を用いて実現される。このランプ電流に、この電流の整流の直前で電流パルスが重畳される。第２の作動モードにおいては、電極前端面の制御された態様の溶解縮みが、第１のモードより高い周波数でランプを駆動することで、電流の整流の直前に電流波形状に重畳される電流パルスを必要とせずに実現される。

ランプ・シリーズに関する所定のターゲット電圧は、例えば開発段階における特定のランプタイプに対して実行される実験により決定される。すると、ターゲット電圧が、例えばランプ動作の間に使用されるランプドライバのメモリに格納されることができる。

しかしながら、避けることのできない製造時のばらつき（unavoidable production spread）によって、製造シリーズの個別のランプの物理的特性が、常に正確に同じというわけにはいかず、実際、かなりの不一致が生じる可能性がある。従って、シリーズにおけるいくつかのランプに対して良好な結果を提供する所定の電圧ターゲットが、残りのランプに対する所望の動作品質を実現することに失敗する場合がある。更に、物理ランプ特性は、使用に伴うランプ年齢として時間と共に変化する可能性がある。その結果、ランプ寿命の最初の数百時間満足に作動していたランプが、その後、経年の結果として、性能低下を示す場合がある。両方の場合とも、ランプは、最適に駆動されていない。これは、不十分な光束としてユーザにとっても知覚可能である。更に、電極は、不適当な駆動の結果として劣化する場合があり、これは、順に、究極的にはランプの故障をもたらす可能性がある。

従って、本発明の目的は、上述された問題を回避する、上述したタイプのショートアークランプを駆動する改善された方法を提供することである。

このため、本発明は、ガス放電ランプを駆動する方法を説明する。ここでは、上記ランプが、複数の駆動方式の１つを用いて、任意のひとときに駆動され、上記ランプの作動電圧は、上記ランプの動作の間、複数の作動データ値を取得するために監視され、ターゲット電圧が、上記複数の作動データ値の少なくとも１つに基づき決定され、駆動方式切り替えは、上記ターゲット電圧と上記ランプの作動電圧との間の関係に基づき発生する。

既に上述されるように、ターゲット電圧は、ランプのドライバが、１つの駆動方式から別の駆動方式へと切り替えるための決定を行う際の基礎とする電圧レベルである。本発明による方法の明らかな利点は、ターゲット電圧が特定のランプに関して正確に決定されることができる点にある。この結果、ランプの動作品質が、製造シリーズのすべてのランプに共通するターゲット電圧に依存しないで済む。製造処理における不可避の収差が原因で起こる製造シリーズのランプ特性における変動は、品質における変動を生じさせず、各個別のランプに関してうまく補償されることができる。本発明による方法を用いて駆動されるランプは、その特定のランプにとっては実際適切ではない場合がある電圧ターゲットのいくつかのプリセットされた又は固定された値にもはや依存しない。

本発明による方法を用いると、駆動方式切り替えがなされるべき正確な瞬間が、動作の間、正確に特定されることができる。動作における各フェーズに関して最も適切な駆動方式を用いてランプを常に駆動することは、有利なことに、電極に対する所望の物理変動が特によく制御された態様で促進されることができることを確実にする。この結果、アーク長、従ってランプの光束も最適な態様で維持されることができる。

ガス放電ランプを駆動する適切な駆動ユニットが、上記ランプの動作の間、複数の作動データ値を取得するため、上記ランプの作動電圧を監視する監視ユニットと、上記複数の作動データ値の少なくとも１つに基づき、ターゲット電圧を決定するターゲット電圧決定ユニットと、上記ターゲット電圧と上記ランプの上記作動電圧との間の関係に基づき、第１の駆動方式から第２の駆動方式へと切り替える駆動方式切り替えユニットとを有する。

従属項及び後続の記載は、特に有利な実施形態及び本発明の特徴を開示する。

ランプの動作の間、なんらかの時間点において取得される作動データ値は、ランプの瞬間的な反応を説明するのに適した任意のパラメータ値とすることができる。例えば、電流又は電圧又はランプ電力の値が使用されることができる。しかしながら、最も適切なパラメータは一般に、ランプの作動電圧である。従って、以下、任意の態様において本発明を限定することなしに、特定の時間点で取得される作動データ値が、その時間点でのランプの作動電圧を有することが仮定される。

ランプドライバにより駆動方式切り替えがもたらされる時間における瞬間は、ターゲット電圧値に対する作動電圧の反応により決定される。本発明の特に好ましい実施形態において、作動電圧がターゲット電圧値と交差するとき、即ち作動電圧がターゲット電圧値より高い値からターゲット電圧値より低い値まで落ちたとき、又はその逆のとき、駆動方式切り替えが起動される。適用する駆動方式の選択は、交差の方向にも依存することができる。即ち、作動電圧がターゲット電圧値に上から交差する（作動電圧が低下している）か、又は下から交差する（作動電圧が増加している）かに依存する。

本発明の特に直接的な実施形態において、作動データ値は、ランプの動作の間の所定の時間点において取得される。作動電圧は、ランプがスイッチオンされた後所定の持続時間待って、例えば、スイッチオンしてから５分後に、測定されることができる。代替的に、ランアップ（run-up：起動準備）が完了されるとき、作動電圧が測定されることができる。同様に、ランプドライバが例えばリモコンを介してユーザからスイッチオフ信号を受信するとき、瞬間的な作動電圧が測定されることができる。この結果、作動電圧が、ランダウン（run-down：終了処理）の前の所定の時間点において測定される。「ランアップ」及び「ランダウン」という用語の意味は、当業者であれば知っているであろう。「ランアップ」は、ランプがスイッチオンされた後の直接的なフェーズであり、この間、例えば温度、電圧等のランプパラメタがその動作レベルに到達する。一方「ランダウン」は、ランプをスイッチオフする信号に続くフェーズである。この間、ランプのパラメータが、例えば黒色化といった有害な効果なしにランプがスイッチオフされることができることを示すまで、ランプは制御された態様で消される。ランプをスイッチオンしてから再度スイッチオフするまでの時間は、ランプの「スイッチングサイクル」と呼ばれる。

斯かる所定の時間点で作動データ値を取得することは、比較的短い持続時間で使用されるランプに適している可能性がある。しかしながら、ランプがずっと長い持続時間、例えば数十又は数百時間作動するとき、本発明による方法は、電圧ターゲットが反復ベースで決定されることを可能にする。従って、本発明の好ましい実施形態において、複数の作動データ値が、ランプの動作の間間隔をおいて取得され、ターゲット電圧は、取得された作動データ値に基づき動的に調整される。このようにして、ターゲット電圧は、時間に対する作動電圧における全体的な増加又は減少を補償するよう、周期的に調整されることができる。言い換えると、ターゲット電圧は、作動電圧の傾向に追従することができる。その結果、作動電圧が時間に対して増加する傾向を示す場合、ターゲット電圧はこれに従って上昇されることができ、又は作動電圧が時間に対して減少する傾向を示す場合、ターゲット電圧は適切な態様で下降されることができる。電圧ターゲットレベルの斯かる動的な調整は、ランプ又は動作の間のランプの反応に基づき、間をおいて、周期的に又は散発的に行われることができる。

作動データ値及び決定されたターゲット電圧値は、これらの値がランプのスイッチングサイクルの間常に利用可能であるよう、しかし、これらの値が後続のスイッチングサイクルでも使用されることができるよう、不揮発性メモリに格納されることができる。こうして、ランプ切り替えサイクルに対する電圧履歴を追跡することが可能である。例えば、簡単な手法では、ランプのスイッチオフの前の特定の所定の時間で測定される作動電圧値が、不揮発性メモリに格納され、ランプの次のスイッチングサイクルにおいて使用される。

本発明の特に好ましい実施形態において、ターゲット電圧は、時間にわたり集められる複数の作動データ値の平均又は中間から得られる。例えば、一連の作動電圧値は、間隔をおいて、例えば、１時間おき、５分おきに等で集められることができる。これらの作動電圧値の平均が計算されることができ、結果がターゲット電圧として使用されることができる。「移動平均」が計算されることもできる。この移動平均は、最も古い値、例えば、５時間以上も前に取得された値を無視することにより、ランプの実際の動作状態に好適に従う。

例えば５分おき、１時間おきといった作動電圧が測定されるレートは、同様に動的に調整されることができる。例えば、作動データ値の観測は、これらが時間に対して非常にゆっくりとだけ変化することを示す場合がある。斯かる場合、１時間程度おきにのみ作動データ値を集めれば十分である場合があり、ターゲット電圧も、比較的長い時間間隔にわたってのみ調整される必要がある。しかしながら、作動電圧がより変動に支配されるランプに関しては、ターゲット電圧をもっと頻繁に調整することが望ましい場合がある。更に、どれくらいの作動データ値がターゲット電圧を決定するのに使用されるか、即ちランプの動作履歴がどれくらい考慮されるべきかに関する制限が課される可能性がある。例えば、過去の２０個の値を使用することで十分な場合があり、又は、過去の１００個の記憶された値を使用することが好ましい場合がある。更に過去の値は、単に無視されることができるか、又は不揮発性メモリにおいて上書きされることができる。

更に好ましい実施形態では、ターゲット電圧の新しい値を決定するため、過去のターゲット電圧が、作動電圧の１つ又は複数の値と組み合わせて使用されることができる。例えば、異なるタイプの「平均」は、瞬間的な電圧ターゲットに瞬間的な作動電圧値を加え、新しい電圧ターゲットとしてこの値の半分を使うことにより得られることができる。この簡単なアルゴリズムは、ランプの動作履歴を自然に考慮に入れると同時に、最近のデータ・ポイントを強調する。更に、このアルゴリズムは、メモリ及び計算要件も最小にする。なぜなら、このアルゴリズムは、全ての電圧履歴をメモリに格納することを必要としないからである。

本発明による方法は、ターゲット電圧値が、そのランプタイプに対する「所望の」ターゲット電圧値に基づき調整されることも可能にする。例えば、ランプ・スイッチング・サイクルの間収集される値を用いて計算される作動電圧の平均又は中間値が、所定の量により重み付けされることもできる「所望の」ターゲット電圧値を考慮することにより調整されることができる。この技術は、ここに説明される技術を用いて決定される任意のターゲット電圧を調整するために適用されることができる。

更なる変形例において、新しいターゲット電圧を決定するべきかどうかを決めるとき、現在の電圧ターゲットからの作動電圧の偏差が考慮されることができる。例えば、観測される作動電圧と現在のターゲット電圧との間の偏差があまりに大きくなるとき、あまりにしばしば発生するとき、又はあまりに長く持続するときにのみ、ターゲット電圧の新しい値が上述したように計算されることができる。こうして、作動電圧における短時間の変動は、ターゲット電圧に何の影響も与えないであろう。しかし、作動電圧の一部がターゲット電圧からドリフトする（drift away）傾向が認められることになる。上述される平均化アルゴリズムは、電圧ターゲットの条件つきの変化を確実にする１つの態様であるが、他の、より洗練された方法も想定される。例えば、観察される各タイプの偏差の数が、アキュムレータを用いて計数されることができるか、又は、収集される値が、作動電圧変動の帯域幅を決定するためフィルタにより処理されることができる。これらのより洗練された手法は、より最適な結果を与えるようターゲット電圧アルゴリズムの反応が微調整されることができるという利点を提供する。

別のバージョンにおいて、作動電圧値の平均値を使用する代わりに、ターゲット電圧は、特定の時間間隔内で観察される作動電圧の最高又は最低値にセットされることができる。例えば、ターゲット電圧は、最後の２時間の間に観察される作動電圧のうち最も高い値にセットされることができる。こうして電圧ターゲットを反復的に調整することにより、作動電圧における変動が減らされることができる。なぜなら、作動電圧は、いずれ達するであろう値の近くで安定化される傾向があるからである。

このバージョンの更なる開発では、作動電圧発生の全体の傾向が、ランプドライバにより解析されることができ、この傾向は、特定の時間間隔内の最大又は最小作動電圧値がターゲット電圧として使用されることになるかを決めるのに用いられることができる。例えば、作動電圧の観測値が上方傾向を示す場合、最大観測値がターゲット電圧値として使用されることになる。上方傾向を示さないのであれば、最小観測値がターゲット電圧値として使用されることになる。当業者であれば理解されるように、この手法は、作動電圧測定の間での時間間隔の選択が、特定の駆動方式が適用される時間間隔より長くあるべきであることを必要とする。

これまでに説明されてきた実施形態は、ターゲット電圧に対する所定の限度の使用と組み合わされることができる。例えば、ターゲット電圧の許容値に関してある範囲が規定されることができる。その結果、例えば、上述した方法の１つを用いて決定されるターゲット電圧が、最大許容値を超える場合、この最大許容値がその代わりに使用されることになる。同様に、決定されたターゲット電圧が、最低許容値より低い場合、この最低値が代わりに使用されることになる。更に、許容可能なターゲット電圧値に対する幅が規定されることができる。即ち、上位及び下位のターゲット電圧値が、特定の量以上は離れないことが決定されることができる。こうして、ターゲット電圧値が所与の範囲の外側に来ることがないことが確実にされる。所定の値の別の実現は、特定の時間間隔の間にターゲット電圧と最大（又は最小）作動電圧との間の固定差を定めることとすることができる。例えば、ターゲット電圧が、過去の時間の間に観測された最大作動電圧を常に３Ｖ下回ったままであることが要求されることができる。所定の範囲又は差は、ランプの寿命にわたり固定されることができるが、動作時間と共に変化されることもできる。こうして、例えば電極の焼け縮み（burn-back）といったランプの回避不能な経年劣化の副作用が補償されることができる。その結果、ランプの寿命は延長される。上述される手法においてターゲット電圧に対して限度を適用することは、そのランプ用途に関して許容可能な光束値を与える限度内に放電アークの長さを維持することを可能にする。この限度は、ランプドライバにおいて適切な値として格納されることができ、必要に応じて更新されることができる。

所望の長さが取得されるよう、ターゲット電圧に関する所定の範囲及び／又は幅が、ランプのアーク長にも影響を与えることができる。例えば製造時のばらつき（production spread）といった理由から、これは、初期のアーク長が、この用途の要件を満たさない状況において役立つ場合がある。例えば２４時間といった比較的長い時間期間にわたり電圧ターゲットの所定の範囲をゆっくり上昇又は下降させることにより、実際のアーク長が、目標値に達するよう適合されることができる。取得されたアーク長が所望のアーク長と整合するまで、この処理は繰り返されることができるか、又は不成功の試行が所定数に達した後停止されることができる。上昇又は下降がまだ実行中の間ランプがスイッチオフにされる場合、この処理の状態は、ランプドライバのメモリに格納されることができ、この処理は、次のスイッチングサイクルにおいて再開されることができる。

本発明による方法のいずれかの変形例を用いると、上述したように、ターゲット電圧は、瞬間的な要件を満たすため所望するように構成されることができる。新しいターゲット電圧が、瞬間的なターゲット電圧よりかなり高い又は低いと決定される場合、ターゲット電圧をゆっくり、例えば、５分といった所定長の時間を介して段階的に適合させることが都合が良い場合がある。この結果、放電アーク、従ってランプの光束が、極端な変化に支配されることがない。

ターゲット電圧の決定を制御する所定のパラメータが、ターゲット電圧の最小又は最大の階段状の変化を特定するのに用いられることもできる。最大の階段状変化が特定されるとき、以前のパラグラフにて説明したように、ターゲット電圧の変化レートが制限されることができる。他方、最小の階段状変化を用いることにより、ターゲット電圧のあまりに頻繁な調整も回避されることができる。例えば、新しいターゲット電圧が古いターゲット電圧にあまりに近い場合、即ちターゲット電圧の差が最小ステップより小さい場合、何の変化も発生しないであろう。

本発明による駆動ユニットは、ランプ値の監視又は観測のため、又は所定の時間間隔を計数するため、従来技術の駆動ユニットにおいて使用されるような１つ又は複数のランプパラメタ観測ユニットを含むことができる。例えばターゲット電圧決定ユニット及び駆動方式切り替えユニットといった測定されたパラメータに基づき決定を行うユニットは、例えば適切なソフトウェア・モジュールが実行されることができるプロセッサチップといったハードウェア要素を含むことができる。ターゲット電圧の上限又は下限といった任意の所定値、及び一連の作動電圧値といった観測値は、ランプがスイッチオフにされるときこれらの値が失われないよう、不揮発性メモリに格納されることができる。不揮発性メモリのストレージ容量は、ランプが使用されることになる用途に基づき選択されることができる。例えば、例えば投影システム又は自動車ヘッドライトにおけるランプといった比較的短い期間だけ使用されるランプに対しては、２、３の値だけを格納すれば十分である場合がある。この場合、実行時間は通常、数時間に制限される。ランプが何日も使用される用途に対しては、作動電圧値がターゲット電圧の最適な決定のため長い期間にわたり収集及び格納されることができるよう、大きい不揮発性メモリを使用することが好ましい場合がある。

明らかに、本発明による方法及び駆動ユニットは、安定したアーク及び一定の光束を必要とする、上述したようなショートアーク・ガス放電ランプを利用する任意の用途に対して適用されることができる。ショートアーク・ガス放電ランプに関する任意の既存の従来技術の駆動ユニットは、考えられる限りでは本発明による方法を用いてランプが駆動されることを可能にするよう修正されることができる。例えば、ほとんど努力を必要とせず、ソフトウェア・モジュール及び／又はハードウェア要素は、既存の投影システムの駆動ユニットにおいて交換され、又は既存のユニットに加えられることができるであろう。

従来の方法に基づき駆動されるランプに関して、時間に対する作動電圧の簡略グラフを示す図である。 本発明による方法を用いて駆動されるランプに関して、時間に対する作動電圧の簡略グラフを示す図である。 本発明による方法を用いて駆動されるランプに関して、時間に対して測定される作動電圧のグラフを示す図である。 本発明によるガス放電ランプ及び駆動ユニットの可能な実現のブロックダイアグラムを示す図である。

本発明の他の目的及び特徴が、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な記載から明らかになるであろう。しかしながら、図面は単に説明のためだけにデザインされ、本発明を限定するための規定として機能するものではない点を理解されたい。

図面において、類似する番号は、全体を通して類似する対象を参照する。図面における対象が、必ずしも大きさ通りに描かれているわけではない。

図１は、従来の方法に基づき駆動されるランプに関して、時間に対する作動電圧のグラフを示す。例えば、これは、ＷＯ２００５／０６２６８４Ａ１号において説明される。そこでは、図において点線により示される所定のターゲット電圧Ｖ_１が、駆動方式間での切り替えをいつ行うかを決定するため、ランプのドライバにより使用される。作動電圧がターゲット電圧Ｖ_１と交差するときはいつでも、ランプドライバは駆動方式切り替えを起動させる。作動電圧があまりに低い場合、これは、アーク長があまりに短いことを意味するが、第１の駆動方式が使用されることができる。この第１の駆動方式では、電極先端がわずかに溶解縮小する（melt back）よう、ランプ電流の周波数が十分に高いとすることができる。作動電圧があまりに高い場合、これは、アーク長があまりに長いことを意味するが、第２の駆動方式が使用されることができる。この第２の駆動方式では、電極の前端面上で再度先端が成長することをもたらすパルスをランプ電流波形状が含む。このようにして駆動方式間を切り替えることにより、安定した放電アークが実現されることができる。実際に作動電圧がターゲット電圧値に達するか又は交差する限り、この方法はうまく機能することができる。しかしながら、既に上述した理由から、作動電圧は、望み通りに、そして予測通りにふるまわない場合がある。図示される非常に簡略化された例において、ランプ全体の作動電圧は、最終的に作動電圧がターゲット電圧レベルと交差しないようになるまで、ちょっとずつ増加する傾向を示す。提示される図において、作動電圧はここでは、所定のターゲット電圧Ｖ_１を超えて振動する。結果として、ランプドライバは、駆動方式間の所望の切り替えを起動させることができない。例えばランプドライバがより根本的な訂正をすることを強いられるレベルに達するまで、作動電圧は増加し続けるかもしれない。一方、ランプの光束は、望ましくない態様で変動する場合がある。なぜなら、ランプの電極が、要求されるよりも溶解縮小する場合があるか、又は、先端が、制御されていない態様で電極上で成長する場合があるからである。

この望ましくない状況は、本発明による方法により改善される。この方法は、上述のＷＯ２００５／０６２６８４Ａ１号の駆動方式管理、又は類似する駆動方式を利用することができるが、ランプに対するターゲット電圧レベルがその特定のランプに合うよう選択されることを可能にする。ターゲット電圧レベルの計算に関して以前に説明されたいずれかの方法を用いて、どのランプが振動する傾向があるかに関して、ターゲット電圧レベルが動的に決定される。これは、図２の簡略化されたグラフに示される。この図は、時間に対する作動電圧と、この作動電圧が確実にターゲット値と交差するよう選択されるターゲット電圧レベルとを示す。これは、電極のより制御された態様での成長及び溶解を可能にし、したがって、より一定の長さの放電アークを生じさせる。その結果、より安定した光束が、ランプのより長い動作時間にわたってさえ維持される。上述したように、ターゲット電圧レベルは、ランプの動作の間に必要とされるよう調整されることができる。その結果、非常に長い時間スケールにわたってさえ、ランプが安定した光出力を提供する。

図３は、ヨーロッパ特許出願ＥＰ０７１１２１５６号に開示される方法を用いて実行される駆動方式切り替えと、本発明による駆動方法とを用いて駆動される１１０Ｗランプに関して、長期間（９００時間を超える）にわたり得られた作動電圧の実際の測定値を示す。ここで、ターゲット電圧は、時間に対する作動電圧の平均又は中間値を計算することにより決定された。電圧曲線において階段状に動く太い実線は、ランプの動作の間、ランプドライバにより調整される、このランプに対するターゲット電圧レベルを示す。図から分かるように、ターゲット電圧は、過去の作動電圧値の平均におよそ対応するレベルで支配的に配置される。ランプにおける動作状態によって、作動電圧が時間に対してフェーズ的な減少又は増加を示すことがもたらされるので、ターゲット電圧レベルは、基本的にこれらの傾向に「追従する」。即ち、作動電圧が全体として低位レベルに向かうとき、ターゲット電圧レベルは、これを階段状に下げることにより調整される。同様に、作動電圧が全体として高位レベルに向かうとき、ターゲット電圧レベルは、これを階段状に上げることにより調整される。この方法を適用する結果、作動電圧がターゲット電圧レベルと交差することが確実にされる。これは、オペレーティング・モードの間の切り替えがランプドライバにより起動されることを可能にする。こうして、数時間の時間スケールにわたり安定した光束が確実にされる。作動電圧が時間に対する変動に支配される場合であっても、これらは、例えば投影システム又は自動車ヘッドライトといった用途においてランプが使用されるとき、たった数時間の時間スケールではユーザにとって明白なものではない。

図４は、本発明によるガス放電ランプ１及び駆動ユニット１０のある実施形態のブロック図を示す。図示されるシステムは、例えば、投影システムの一部として使用されることができる。

図示される回路は、電力源２を有する。この電力源を用いて、例えば３８０ボルトＤＣの供給電圧Ｕ_０が、ダウンコンバータ・ユニット３に対して利用可能とされる。ダウンコンバータ・ユニット３の出力は、バッファコンデンサＣ_Ｂを介して整流ユニット４に接続される。整流ユニットは、次に点火段５に供給する。この点火段を用いて、点火ランプ１が点火及び作動される。ランプ１が、点火されるとき、放電アークが、ランプ１の電極６の間で確立される。

ランプ電流の周波数は、周波数生成器７により制御され、ランプ電流の波形状は、波形成ユニット８により制御される。

バッファコンデンサＣ_Ｂに適用される電圧は、分圧器Ｒ_１、Ｒ_２を介して制御ユニット１１における電圧監視ユニット１２に追加的に供給される。電圧監視ユニット１２は、作動データ値Ｄを取得するため、ランプ１の作動電圧を監視する。例えば、作動データ値は、１時間おき若しくは５分おき、ランプの切り替え後特定の時間が経過した後、又はランプが切り替えられる前の特定の時間に測定される作動電圧とすることができる。作動データ値Ｄが取得されることになるレートは、メモリ９に格納されるタイミング・パラメータＴにより与えられることができる。タイマー１５又はクロック１５が、必要な時間信号を供給する。

後段で使用されることになる場合、作動データ値Ｄはメモリ９に格納されることもできる。例えば、ランプの後続の動作に対するターゲット電圧が、現在の動作におけるスイッチオフの前のランプ１の作動電圧に基づかれることになる場合、ランプ１の作動電圧は、ある時間における関連した瞬間に測定され、ターゲット電圧の値としてメモリに格納される。この値は、ランプ１が次にスイッチを入れられるとき読み出されることができる。

電圧監視ユニット１２の一部として示されるターゲット電圧決定ユニット１３は、将来のターゲット電圧Ｖ_Ｔとしてどの値が使用されることになるかを決定する。ターゲット電圧が決定されることになる態様、例えば、使用されることになるアルゴリズムは、所定であり、メモリ９に格納されるとすることもできる。簡単なバージョンでは、ターゲット電圧決定ユニット１３が、特定の時間に取得される作動データ値Ｄがターゲット電圧Ｖ_Ｔとして使用されることになると決定する。より複雑なバージョンでは、ターゲット電圧決定ユニット１３が、修正されたターゲット電圧Ｖ_Ｔを得るため、以前に取得及び格納された一連の作動データ値Ｄを使用する。ターゲット電圧Ｖ_Ｔは、適切な信号形式で、例えばバイナリ・シーケンスの形式で制御ユニット１１に供給されることができる。他のパラメータＰ、例えば、電圧レベルの所定の上限及び下限に関するパラメータも、メモリ９から取得されることもでき、その計算においてターゲット電圧決定ユニット１３により使用されることができる。

作動モード切り替えユニット１４は、ランプ１が任意のひとときに駆動されることになる動作モード及び周波数を決定し、及び適切な周波数で整流ユニット４を駆動する周波数生成器７に対して、及びダウンコンバータ３を用いて所望の駆動方式又は動作モードに関して正しい電流／パルス波形状が生成されることを確実にする波成形ユニット８に対して、適切な信号を供給する。１つの駆動方式から次の駆動方式への切り替えの決定は、分圧器Ｒ_１、Ｒ_２により監視される作動電圧と、メモリ９に格納されるターゲット電圧Ｖ_Ｔの値とに基づかれる。可能な駆動方式パラメータ（波形状、周波数等）は、ＷＯ２００５／０６２６８４Ａ１号において説明される。

図示される駆動ユニット１０が投影システムにおいて使用されるとき、同期化信号Ｓは、外部ソース（図示省略）から駆動ユニット１０へと供給され、周波数生成器７、波成形ユニット８及び制御ユニット１１へと分散される。この結果、ランプドライバ１０が、例えば投影システムの表示ユニット又は色生成ユニットと同期的に作動することができる。

図において、メモリ９、作動モード切り替えユニット１４、電圧監視ユニット１２、ターゲット電圧決定ユニット１３及びタイマー１５は全て、制御ユニット１１の一部として示される。明らかに、これは例示的な説明にすぎず、これらのユニットは、必要であれば別々に実現されることができる。

制御ユニット１１、又は制御ユニット１１の少なくとも一部、例えば作動モード切り替えユニット１４又はターゲット電圧決定ユニット１３は、駆動ユニット１０のプロセッサ上で実行されることができる適切なソフトウェアとして実現されることができる。これは、有利なことに、駆動ユニットが必要な波成形ユニット及び周波数生成器を具備すると仮定すれば、既存のランプ駆動ユニットが、本発明による方法を用いて作動するようアップグレードされることを可能にする。製造時、又は後の時間、例えば、異なるランプタイプが置換されるとき、若しくは異なる性能が要求されるとき、初期のターゲット電圧及び他の任意の所望のパラメータがメモリ９にロードされることができるよう、駆動ユニット１０は好ましくは、適切なインタフェース（図示省略されている）も具備する。

本発明は好ましくは、（軸方向及び横方向の両方の）安定したアークを必要とする用途において上述した方法を用いて駆動されることができる全ての種類のショートアークＨＩＤランプで使用されることができる。本発明が好ましい実施形態及びこれに関する変形例の形で開示されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく複数の追加的な修正及び変形例がなされる事ができる点を理解されたい。ランプドライバが、ランプに関する複数の異なるターゲット電圧を管理することができ、及びランプが任意のひとときに駆動される状態に基づき、特定のターゲット電圧を適用することができる点も想定される。これらのターゲット電圧の各々は、上述した方法のいずれかを用いて決定されることができる。

明確化のため、本願を通して使用される「ａ」又は「ａｎ」は複数性を排除するものではなく、及び「有する」が、他のステップ又は要素を排除するものではない点を理解されたい。特に明記しない限り、「ユニット」又は「モジュール」は、複数のユニット又はモジュールを有する可能性がある。

Claims (11)

1. ガス放電ランプを駆動する方法において、前記ランプが、複数の駆動方式の１つを用いて、任意のひとときに駆動され、
   前記ランプの作動電圧は、前記ランプの動作の間、複数の作動データ値を取得するために監視され、
   ターゲット電圧が、前記複数の作動データ値の少なくとも１つに基づき決定され、
   駆動方式切り替えは、前記ターゲット電圧と前記ランプの作動電圧との間の関係に基づき発生する、方法。
2. 前記作動電圧が前記ターゲット電圧と交差するとき、駆動方式切り替えが発生する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ランプの動作の間の所定の時間点において、及び／又は前記ランプをスイッチオンした後所定の時間が経過した後、及び／又はランプがスイッチオフされる前の所定の時間において、作動データ値が取得される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 複数の作動データ値が、前記ランプの動作の間取得され、前記ターゲット電圧は、前記取得された作動データ値に基づき動的に調整される、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記ターゲット電圧が、複数の作動データ値の平均から得られる、請求項４に記載の方法。
6. 前記ターゲット電圧が、前記過去のターゲット電圧及び作動データ値の組合せから得られる、請求項４に記載の方法。
7. ある時間点において取得される前記作動データ値が、前記ある時間点における前記ランプの作動電圧を有する、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 上限及び／又は下限が、前記ターゲット電圧に関して規定される、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. ターゲット電圧が、前記ランプをスイッチオフする前に決定され、前記ターゲット電圧は、前記ランプの後続の動作において使用するため不揮発性メモリに格納される、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. ガス放電ランプを駆動する駆動ユニットであって、
    前記ランプの動作の間、複数の作動データ値を取得するため、前記ランプの作動電圧を監視する電圧監視ユニットと、
    前記複数の作動データ値の少なくとも１つに基づき、ターゲット電圧を決定するターゲット電圧決定ユニットと、
    前記ターゲット電圧と前記ランプの前記作動電圧との間の関係に基づき、第１の駆動方式から第２の駆動方式へと切り替える駆動方式切り替えユニットとを有する、駆動ユニット。
11. ガス放電ランプ及び請求項１０に記載の駆動ユニットを有する投影システム。

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